فصل اول مقدمه  …………………………………………………………………………………………………………………………………….. 1

فصل دوم نوترون و برهمکنش آن با ماده   …………………………………………………………………………………. 4

2-1- برهمکنش نوترون با هسته   ……………………………………………………………………………………………………………….. 4

2-1-1- پراکندگی پتانسیلی    ………………………………………………………………………………………………………………… 5

2-1-2- تشکیل هسته مرکب   ……………………………………………………………………………………………………………….. 5

2-1-3- گیر اندازی  …………………………………………………………………………………………………………………………………. 5

2-1-4-پراکندگی غیرکشسان   ……………………………………………………………………………………………………………… 6

2-1-5-شکافت     ……………………………………………………………………………………………………………………………………. 6

2-2- واکنش زنجیره ای و اصول راکتور‎های هسته ای    …………………………………………………………………………….. 12

2-2-1- واکنش زنجیره ای    …………………………………………………………………………………………………………………… 13

2-2-2- چرخه نوترون در یک راکتور حرارتی    ……………………………………………………………………………………… 13

2-2-3- دسته بندی انواع راکتور‎ها     ……………………………………………………………………………………………………… 16

فصل سوم معرفی قلب راکتور WWER _  1000  و مشخصات آن  ……………………………… 18

3-1- اصول کلی کار نیروگاه اتمی  ………………………………………………………………………………………………………………… 18

3-2-  قلب راکتور  ………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 20

3-2-1- میله سوخت  …………………………………………………………………………………………………………………………………. 24

3-2-2- بسته‎های زهرهای مصرف شدنی( سم سوختی)  …………………………………………………………………………. 28

3-2-3- میله‎های کنترل میله جاذب  ………………………………………………………………………………………………………..30

3-2-4- مجتمع سوخت  …………………………………………………………………………………………………………………………….. 32

3-2-5- توصیف انواع مجتمع‎های سوخت  ………………………………………………………………………………………………… 35

3-2-6- الگوی بارگزاری سوخت در راه اندازی اولیه   ……………………………………………………………………………….. 37

3-3-خنک کننده (یا کندکننده)   …………………………………………………………………………………………………………….. 37

3-4- سیستم کنترل و محافظت راکتور   …………………………………………………………………………………………………… 38

3-4-1- سیستم میله کنترل   ……………………………………………………………………………………………………………………. 38

3-4-2- سیستم تنظیم بور   ……………………………………………………………………………………………………………………… 41

فصل چهارم معرفی روش مونت کارلو و کد MCNPX  ………………………………………………………….. 42

4-1- MCNP و روش  مونت کارلو  ………………………………………………………………………………………………………………. 42

4-1-1- روش مونت کارلو و روش قطعی  …………………………………………………………………………………………….. 42

فصل اول مقدمه  …………………………………………………………………………………………………………………………………….. 1

فصل دوم نوترون و برهمکنش آن با ماده   …………………………………………………………………………………. 4

2-1- برهمکنش نوترون با هسته   ……………………………………………………………………………………………………………….. 4

2-1-1- پراکندگی پتانسیلی    ………………………………………………………………………………………………………………… 5

2-1-2- تشکیل هسته مرکب   ……………………………………………………………………………………………………………….. 5

2-1-3- گیر اندازی  …………………………………………………………………………………………………………………………………. 5

2-1-4-پراکندگی غیرکشسان   ……………………………………………………………………………………………………………… 6

2-1-5-شکافت     ……………………………………………………………………………………………………………………………………. 6

2-2- واکنش زنجیره ای و اصول راکتور‎های هسته ای    …………………………………………………………………………….. 12

2-2-1- واکنش زنجیره ای    …………………………………………………………………………………………………………………… 13

2-2-2- چرخه نوترون در یک راکتور حرارتی    ……………………………………………………………………………………… 13

2-2-3- دسته بندی انواع راکتور‎ها     ……………………………………………………………………………………………………… 16

فصل سوم معرفی قلب راکتور WWER _  1000  و مشخصات آن  ……………………………… 18

3-1- اصول کلی کار نیروگاه اتمی  ………………………………………………………………………………………………………………… 18

3-2-  قلب راکتور  ………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 20

3-2-1- میله سوخت  …………………………………………………………………………………………………………………………………. 24

3-2-2- بسته‎های زهرهای مصرف شدنی( سم سوختی)  …………………………………………………………………………. 28

3-2-3- میله‎های کنترل میله جاذب  ………………………………………………………………………………………………………..30

3-2-4- مجتمع سوخت  …………………………………………………………………………………………………………………………….. 32

3-2-5- توصیف انواع مجتمع‎های سوخت  ………………………………………………………………………………………………… 35

3-2-6- الگوی بارگزاری سوخت در راه اندازی اولیه   ……………………………………………………………………………….. 37

3-3-خنک کننده (یا کندکننده)   …………………………………………………………………………………………………………….. 37

3-4- سیستم کنترل و محافظت راکتور   …………………………………………………………………………………………………… 38

3-4-1- سیستم میله کنترل   ……………………………………………………………………………………………………………………. 38

3-4-2- سیستم تنظیم بور   ……………………………………………………………………………………………………………………… 41

فصل چهارم معرفی روش مونت کارلو و کد MCNPX  ………………………………………………………….. 42

4-1- MCNP و روش  مونت کارلو  ………………………………………………………………………………………………………………. 42

4-1-1- روش مونت کارلو و روش قطعی  …………………………………………………………………………………………….. 42

4-1-2- روش مونت کارلو  …………………………………………………………………………………………………………………….. 43

4-2- معرفی خصوصیات کد MCNP  …………………………………………………………………………………………………………… 45

4-2-1- داده هسته‎ای و برهمکنش‎ها  ……………………………………………………………………………………………………….. 45

4-2-2- مشخصات چشمه  …………………………………………………………………………………………………………………………. 47

4-2-3- تالی‎ها و خروجی  ………………………………………………………………………………………………………………………….. 48

4-2-4- تخمین خطاهای مونت کارلو  ………………………………………………………………………………………………………. 49

4-2-5- کاهش واریانس (مربع انحراف استاندارد)  ……………………………………………………………………………………. 50

4-2-6- هندسه در MCNP  ……………………………………………………………………………………………………………………. 51

4-2-6-1- سلول‎ها  …………………………………………………………………………………………………………………………………….. 53

4-2-6-2- تعیین نوع صفحه     …………………………………………………………………………………………………………………. 55

4-2-6-1-3- تعیین پارامتر صفحه     ……………………………………………………………………………………………………….. 55

4-3- فایل ورودی برای مسئله نمونه     …………………………………………………………………………………………………………. 58

4-3-1- فایل ورودی INP      …………………………………………………………………………………………………………………. 60

4-3-1- 1-کارت‎های سلول     ……………………………………………………………………………………………………………. 61

4-3-1- 2-کارت‎های سطح     ……………………………………………………………………………………………………………. 62

4-3-1- 3-کارت‎های داده      …………………………………………………………………………………………………………….. 62

4-3-1-3-1- کارت نوع مسئله (MODE)     ……………………………………………………………………………… 63

4-3-1-3-2- کارت‎های  هندسی     ……………………………………………………………………………………………… 64

4-3-1-3-3- کاهش واریانس     ……………………………………………………………………………………………………. 69

4-3-1-3-4- مشخصات چشمه     ………………………………………………………………………………………………… 72

4-3-1-3-5- مشخصات تالی    ……………………………………………………………………………………………………… 78

4-3-1-3-6- کارت تالی Fna    …………………………………………………………………………………………………… 80

4-3-1-3-7- مشخصات ماده و سطح مقطع     …………………………………………………………………………….. 81

4-3-1-3-8- انرژی و رفتار حرارتی     ………………………………………………………………………………………….. 82

4-3-1-3-9-  مسائل انقطاع      ……………………………………………………………………………………………………. 83

4-3-1-3-10 –  آرایه‎های داده کاربر     ……………………………………………………………………………………….. 83

فصل پنجم  شبیه سازی قلب VVER 1000  با استفاده از کد  MCNPX  …………….. 85

5-1- مقدمه   ………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 85

5-2- شبیه سازی قلب     ……………………………………………………………………………………………………………………………… 85

5-3- شبیه سازی بازتانده (reflectore)     ……………………………………………………………………………………………….. 89

5-4- بحرانی ساختن راکتور VVER 1000 در حالت واقعی     ………………………………………………………………. 91

5-5- بحرانی ساختن راکتور VVER 1000 در حالت شبیه سازی     …………………………………………………….. 92

5-6-  محاسبات بحرانی در MCNPX     ………………………………………………………………………………………………….. 93

5-7-  محاسبه کسر نوترون‎های تأخیری در راکتور     ………………………………………………………………………………… 93

فصل ششم کد شبیه سازی و نتایج آن   ………………………………………………………………………………………. 95

6-1- کد   ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 95

6-2- داده ها و نمودار محاسبه شده برای ضدیب تکثیر   ……………………………………………………………………………. 108

6-3- محاسبه کسر نوترون‎های تأخیری در راکتور ẞeff  ………………………………………………………………………….. 109

6-4- نتیجه گیری  …………………………………………………………………………………………………………………………………………. 111

6-5- پیشنهاد برای کارهای آتی  …………………………………………………………………………………………………………………… 112

 

 

 

 

 

 

 

 

 

فهرست شکل ها

 

 

شکل 2-1 مراحل فرایند شکافت  …………………………………………………………………………………………………………………….  8

شکل 2-2 طیف محصولات شکافت اورانیوم  با نوترون حرارتی   …………………………………………………………  9

شکل 2-3 طیف انرژی نوترون شکافت   ………………………………………………………………………………………………………….. 11

شکل 2-4 چرخه نوترون برای راکتور حرارتی  ………………………………………………………………………………………………… 14

شکل 3-1 اصول کلی کار نیروگاه اتمی  …………………………………………………………………………………………………………… 40

شکل 3-2 قلب راکتور VVER-1000  …………………………………………………………………………………………………………. 41

شکل 3-3 قرص سوخت   ………………………………………………………………………………………………………………………………… 25

شکل 3-4 میله سوخت  ……………………………………………………………………………………………………………………………………. 27

شکل 3-5 میله سم سوختی  ……………………………………………………………………………………………………………………………. 29

شکل 3-6 میله‎های کنترل میله جاذب  …………………………………………………………………………………………………………… 31

شکل 3-7  مجتمع سوخت  ……………………………………………………………………………………………………………………………… 34

شکل 3-8 مجتمع سوخت نوع 16 و24   ………………………………………………………………………………………………………… 36

نوع 36   ………………………………………………………………………………………………………………… 36 شکل 3-9 مجتمع سوخت

شکل 3-10 مجتمع سوخت نوع 24B20  ……………………………………………………………………………………………………… 36

شکل 3-11 مجتمع سوخت نوع 36B36  ……………………………………………………………………………………………………… 36

شکل 3-12 نحوه چیدمان مجتمع های سوخت در سطح قلب  ……………………………………………………………………… 37

شکل 3-13 موقعیت گروه میله های کنترل روی صفحه قلب  ……………………………………………………………………….. 39

شکل 4-1 روش مونت کارلو  …………………………………………………………………………………………………………………………….. 44

شکل4-2 سیستم راستگرد  ………………………………………………………………………………………………………………………………. 52

شکل5-1  میله سوخت چیدمان قرص ها درون میله  …………………………………………………………………………………….. 87

شکل 5-2 میله سم سوختی   …………………………………………………………………………………………………… 87

شکل5-3 میله جاذب   ……………………………………………………………………………………………. 87

شکل 5-4 مجتمع سوخت شبیه سازی شده  ………………………………………………………………………………………………….. 88

شکل5-5 طرحی از  بازتابنده راکتور VVER 1000  …………………………………………………………………………………. 90

شکل 5-6 طرح قلب راکتور VVER 1000 و بازتابنده  ……………………………………………………………………………… 90

شکل 6-1 نمودار ضریب تکثیر بر حسب غلظت اسید بوریک  ………………………………………………………………………. 1.9

 

 

 

 

 

 

فهرست جدول ها

 

 

جدول 2-1  تعداد نوترون های گسیلی در هر شکافت   ……………………………………………………………………………. 10

جدول 2-2 انرژی گسیلی و بازیافتنی برای شکافت    …………………………………………………………………….. 12

جدول 2-3  انواع راکتور های اصلی  …………………………………………………………………………………………………………..  17

جدول 3-1 مشخصات فنی اصلی و شرایط راه اندازی قلب راکتور WWER-1000  ……………………………… 22

جدول 3-2 مشخصات اصلی هندسی قلب راکتور WWER-1000  ……………………………………………………….. 24

جدول 3-3 مشخصات عملیاتی و هندسی میله سوخت  …………………………………………………………………………… 27

جدول 3-4 مشخصات بسته های سم سوختی  …………………………………………………………………………………………. 28

جدول 3-5 مشخصات میله‎های کنترل میله جاذب  …………………………………………………………………………………. 30

جدول 3-6 مشخصات مجتمع سوخت  ……………………………………………………………………………………………………….. 33

جدول 3-7 توصیف انواع مجتمع های سوخت برای بارگذاری اول   ……………………………………………………….  35

جدول 4-1 راهنما برای تفسیر خطای نسبی R  ………………………………………………………………………………………. 50

جدول 4-2 کارت‎های سطح MCNP  ………………………………………………………………………………………………………. 57

جدول 4-3 زیر پارامترها کارت‎های هندسی MCNP  …………………………………………………………………………….. 64

جدول 4-4 کارت‎های سطح MCNP  ………………………………………………………………………………………………………. 69

جدول 4-5 کارت تعیین چشمه  ……………………………………………………………………………………………………………….. 72

جدول 4-6 متغیر‎های چشمه  …………………………………………………………………………………………………………………….. 74

جدول 4-7 متغیر‎های چشمه  …………………………………………………………………………………………………………………….. 78

جدول 4-8 انواع تالی ها  …………………………………………………………………………………………………………………………….. 80

جدول 4-9 انواع کارت ها ی ماده  …………………………………………………………………………………………………………….. 81

جدول 4-10 کارت های کنترل  ………………………………………………………………………………………………………………… 82

جدول 4-11 کارت های انقطاع  ………………………………………………………………………………………………………………… 83

 

4-1-2- روش مونت کارلو  …………………………………………………………………………………………………………………….. 43

4-2- معرفی خصوصیات کد MCNP  …………………………………………………………………………………………………………… 45

4-2-1- داده هسته‎ای و برهمکنش‎ها  ……………………………………………………………………………………………………….. 45

4-2-2- مشخصات چشمه  …………………………………………………………………………………………………………………………. 47

4-2-3- تالی‎ها و خروجی  ………………………………………………………………………………………………………………………….. 48

4-2-4- تخمین خطاهای مونت کارلو  ………………………………………………………………………………………………………. 49

4-2-5- کاهش واریانس (مربع انحراف استاندارد)  ……………………………………………………………………………………. 50

4-2-6- هندسه در MCNP  ……………………………………………………………………………………………………………………. 51

4-2-6-1- سلول‎ها  …………………………………………………………………………………………………………………………………….. 53

4-2-6-2- تعیین نوع صفحه     …………………………………………………………………………………………………………………. 55

4-2-6-1-3- تعیین پارامتر صفحه     ……………………………………………………………………………………………………….. 55

4-3- فایل ورودی برای مسئله نمونه     …………………………………………………………………………………………………………. 58

4-3-1- فایل ورودی INP      …………………………………………………………………………………………………………………. 60

4-3-1- 1-کارت‎های سلول     ……………………………………………………………………………………………………………. 61

4-3-1- 2-کارت‎های سطح     ……………………………………………………………………………………………………………. 62

4-3-1- 3-کارت‎های داده      …………………………………………………………………………………………………………….. 62

4-3-1-3-1- کارت نوع مسئله (MODE)     ……………………………………………………………………………… 63

4-3-1-3-2- کارت‎های  هندسی     ……………………………………………………………………………………………… 64

4-3-1-3-3- کاهش واریانس     ……………………………………………………………………………………………………. 69

4-3-1-3-4- مشخصات چشمه     ………………………………………………………………………………………………… 72

4-3-1-3-5- مشخصات تالی    ……………………………………………………………………………………………………… 78

4-3-1-3-6- کارت تالی Fna    …………………………………………………………………………………………………… 80

4-3-1-3-7- مشخصات ماده و سطح مقطع     …………………………………………………………………………….. 81

4-3-1-3-8- انرژی و رفتار حرارتی     ………………………………………………………………………………………….. 82

4-3-1-3-9-  مسائل انقطاع      ……………………………………………………………………………………………………. 83

4-3-1-3-10 –  آرایه‎های داده کاربر     ……………………………………………………………………………………….. 83

فصل پنجم  شبیه سازی قلب VVER 1000  با استفاده از کد  MCNPX  …………….. 85

5-1- مقدمه   ………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 85

این مطلب را هم بخوانید :

5-2- شبیه سازی قلب     ……………………………………………………………………………………………………………………………… 85

5-3- شبیه سازی بازتانده (reflectore)     ……………………………………………………………………………………………….. 89

5-4- بحرانی ساختن راکتور VVER 1000 در حالت واقعی     ………………………………………………………………. 91

5-5- بحرانی ساختن راکتور VVER 1000 در حالت شبیه سازی     …………………………………………………….. 92

5-6-  محاسبات بحرانی در MCNPX     ………………………………………………………………………………………………….. 93

5-7-  محاسبه کسر نوترون‎های تأخیری در راکتور     ………………………………………………………………………………… 93

فصل ششم کد شبیه سازی و نتایج آن   ………………………………………………………………………………………. 95

6-1- کد   ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 95

6-2- داده ها و نمودار محاسبه شده برای ضدیب تکثیر   ……………………………………………………………………………. 108

6-3- محاسبه کسر نوترون‎های تأخیری در راکتور ẞeff  ………………………………………………………………………….. 109

6-4- نتیجه گیری  …………………………………………………………………………………………………………………………………………. 111

6-5- پیشنهاد برای کارهای آتی  …………………………………………………………………………………………………………………… 112

 

 

 

 

 

 

 

 

 

فهرست شکل ها

 

 

شکل 2-1 مراحل فرایند شکافت  …………………………………………………………………………………………………………………….  8

شکل 2-2 طیف محصولات شکافت اورانیوم  با نوترون حرارتی   …………………………………………………………  9

شکل 2-3 طیف انرژی نوترون شکافت   ………………………………………………………………………………………………………….. 11

شکل 2-4 چرخه نوترون برای راکتور حرارتی  ………………………………………………………………………………………………… 14

شکل 3-1 اصول کلی کار نیروگاه اتمی  …………………………………………………………………………………………………………… 40

شکل 3-2 قلب راکتور VVER-1000  …………………………………………………………………………………………………………. 41

شکل 3-3 قرص سوخت   ………………………………………………………………………………………………………………………………… 25

شکل 3-4 میله سوخت  ……………………………………………………………………………………………………………………………………. 27

شکل 3-5 میله سم سوختی  ……………………………………………………………………………………………………………………………. 29

شکل 3-6 میله‎های کنترل میله جاذب  …………………………………………………………………………………………………………… 31

شکل 3-7  مجتمع سوخت  ……………………………………………………………………………………………………………………………… 34

شکل 3-8 مجتمع سوخت نوع 16 و24   ………………………………………………………………………………………………………… 36

نوع 36   ………………………………………………………………………………………………………………… 36 شکل 3-9 مجتمع سوخت

شکل 3-10 مجتمع سوخت نوع 24B20  ……………………………………………………………………………………………………… 36

شکل 3-11 مجتمع سوخت نوع 36B36  ……………………………………………………………………………………………………… 36

شکل 3-12 نحوه چیدمان مجتمع های سوخت در سطح قلب  ……………………………………………………………………… 37

شکل 3-13 موقعیت گروه میله های کنترل روی صفحه قلب  ……………………………………………………………………….. 39

شکل 4-1 روش مونت کارلو  …………………………………………………………………………………………………………………………….. 44

شکل4-2 سیستم راستگرد  ………………………………………………………………………………………………………………………………. 52

شکل5-1  میله سوخت چیدمان قرص ها درون میله  …………………………………………………………………………………….. 87

شکل 5-2 میله سم سوختی   …………………………………………………………………………………………………… 87

شکل5-3 میله جاذب   ……………………………………………………………………………………………. 87

شکل 5-4 مجتمع سوخت شبیه سازی شده  ………………………………………………………………………………………………….. 88

شکل5-5 طرحی از  بازتابنده راکتور VVER 1000  …………………………………………………………………………………. 90

شکل 5-6 طرح قلب راکتور VVER 1000 و بازتابنده  ……………………………………………………………………………… 90

شکل 6-1 نمودار ضریب تکثیر بر حسب غلظت اسید بوریک  ………………………………………………………………………. 1.9

 

 

 

 

 

 

فهرست جدول ها

 

 

جدول 2-1  تعداد نوترون های گسیلی در هر شکافت   ……………………………………………………………………………. 10

جدول 2-2 انرژی گسیلی و بازیافتنی برای شکافت    …………………………………………………………………….. 12

جدول 2-3  انواع راکتور های اصلی  …………………………………………………………………………………………………………..  17

جدول 3-1 مشخصات فنی اصلی و شرایط راه اندازی قلب راکتور WWER-1000  ……………………………… 22

جدول 3-2 مشخصات اصلی هندسی قلب راکتور WWER-1000  ……………………………………………………….. 24

جدول 3-3 مشخصات عملیاتی و هندسی میله سوخت  …………………………………………………………………………… 27

جدول 3-4 مشخصات بسته های سم سوختی  …………………………………………………………………………………………. 28

جدول 3-5 مشخصات میله‎های کنترل میله جاذب  …………………………………………………………………………………. 30

جدول 3-6 مشخصات مجتمع سوخت  ……………………………………………………………………………………………………….. 33

جدول 3-7 توصیف انواع مجتمع های سوخت برای بارگذاری اول   ……………………………………………………….  35

جدول 4-1 راهنما برای تفسیر خطای نسبی R  ………………………………………………………………………………………. 50

جدول 4-2 کارت‎های سطح MCNP  ………………………………………………………………………………………………………. 57

جدول 4-3 زیر پارامترها کارت‎های هندسی MCNP  …………………………………………………………………………….. 64

جدول 4-4 کارت‎های سطح MCNP  ………………………………………………………………………………………………………. 69

جدول 4-5 کارت تعیین چشمه  ……………………………………………………………………………………………………………….. 72

جدول 4-6 متغیر‎های چشمه  …………………………………………………………………………………………………………………….. 74

جدول 4-7 متغیر‎های چشمه  …………………………………………………………………………………………………………………….. 78

جدول 4-8 انواع تالی ها  …………………………………………………………………………………………………………………………….. 80

جدول 4-9 انواع کارت ها ی ماده  …………………………………………………………………………………………………………….. 81

جدول 4-10 کارت های کنترل  ………………………………………………………………………………………………………………… 82

جدول 4-11 کارت های انقطاع  ………………………………………………………………………………………………………………… 83